Устройство для разделения двух фаз

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ДВУХ ФАЗ, содержащее вертикальный корпусс подводным и отводным маналами, в котором установлена пористая втулка, отличающееся тем, что, с целью повышения эффек Гивности разделения двух фаз, устройство снабжено дополнительной пористой втулкой, втулки размещены коаксиально , подводной канал соединен с внутренней втулкой, а отводной - с пространством между втулками, наружная втулка снабжена прикрепленным к ее верхней кромке пористым коническим кольцом, при зтом пористость и толщина втулок и кольца выполнены переменными по высоте устройства. iJ4 щДренаж газа

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 1053850 A

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСИОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3386609/23-26 (22) 22.01.82 (46) 15.14.83. Бюл. № 42 (72) .В. М. Поляев, Ю. Н. Панкратьев и А. Л. Синцов (71) Московское ордена Ленина, ордена

Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени высшее техническое училище им. Н. Э. Баумана (53) 66.066.6(088.8) (56) 1. Патент США № 3803810, кл. 55/159, l 974.

2. Патент Великобритании № 1537916, кл. В 1 Т, 1979. З(51) В 01 D 19/00; В 01 D 17/00;

В О1 D 21/00 (54) (57) 1. УСТРОИСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕ-

НИЯ ДВУХ ФАЗ, содержащее вертикальный корпус с подводным и отводным каналами, в котором установлена пористая втулка, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности разделения двух фаз, устройство снабжено дополнительной пористой втулкой, втулки размещены .коаксиально, подводной канал соединен с внутренней втулкой, а отводной — с пространством между втулками, наружная втулка снабжена прикрепленным к ее верхней кромке пористым коническим кольцом, при этом пористость и толщина втулок и кольца выполнены переменными по высоте устройства.

1053850

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что площади поперечных сечений отводного и подводного каналов выполнены переменными по высоте устройства.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью увеличения скорости отИзобретение относится к устройствам для разделения гетерогенных смесей и может быть использовано в химической, медицинской и других отраслях промышленности.

Известен сепаратор, в котором разделение жидкости и газа происходит на фильтрах из пористого. материала. Часть фильтров изготовлена из фильтрующего материала, который смачивается жидкостью и вследствие этого пропускает только жидкость, другая часть фильтров изготовлена из фильтрующего материала, который не смачивается жидкостью и пропускает только газ (1).

Недостатками известного устройства являются большая чувствительность к загрязнению твердыми частицами газожидкостной смеси из-за малой грязеем кости применяемых фильтрующих материалов и необходимость подбора для каждой жидкости своего гидрофобного (несмачиваемого) фильтрующего материала, что вызывает необходимость смены фильтра при смене жидкости.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для разделения двух фаз,содержащее вертикальный корпус с подводным и отводным каналами, в котором установлена пористая втулка (2).

Недостатками данного устройства является засорение пористой втулки твердыми частицами, что .приводит к увеличению ее гидравлического сопротивления, из-за чего уменьшается пропускная способность устройства и увеличивается перепад давления на пористой втулке, а значит толщина втулки из условий прочности должна соответствовать максимально возможному перепаду давления на ней, что обуславливает повышенную массу устройства. Кроме того, периодическая регенерация пористой втулки чистым газом приводит к неэкономичной работе устройства.

Цель изобретения — повышение эффективности разделения двух фаз и увеличение скорости отбора жидкой фазы без захвата газовой фазы.

5 l0

4О бора одной из фаз, корпус снабжен взаимосвязанными сигнализаторами уровня, блоком управления и пневмоклапаном, 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус снабжен инерционным сепаратором, установленным напротив подводного канала.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее вертикальный корпус с подводным и отводным каналами в котором установлена пористая втулка, снабжено дополнительной пористой втулкой, втулки размещены коаксиально, подводной канал соединен с внутренней втулкой, а отводной — с пространством между втулками, наружная втулка снабжена прикрепленным к ее верхней кромке пористым коническим кольцом, при этом пористость и толщина втулок и кольца выполнены перемещенными по высоте устройства.

Площади поперечных сечений отводного и подводного каналов выполнены переменными по высоте устройства, Для разделения двух фаз, одна из которых является преимущественно жидкой, а другая — газовой, в корпусе устройства выполнено отверстие, на котором установлен электропневмоклапан, электрически соединенный через блок управления с сигнализаторами уровня жидкой фазы. Коническое кольцо может быть выполнено съемным.

Для разделения двух фаз, одна из которых является твердой, а другая газом или жидкостью, с целью уменьшения потерь второй фазы, при отборе твердой фазы, в корпусе, напротив подводного канала установлен инерционный сепаратор, который дополнительно сепарирует твердую фазу.

На фиг. 1 изображен вариант предложенного устройства для разделения двух фаз, одна из которых, преимущественно жидкость, другая — газ, разрез; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3— одно из возможных электросхем; на фиг. 4— вариант предложенного устройства для разделения твердой и газообразной фаз.

Устройство для разделения двух фаз, одна из которых, преимущественно, жидкость, а другая — газ, содержит (фиг. 1) корпус 1, подводной канал 2 двухфазной смеси 3, соединенный с внутренней втулкой 4. Втулки 4 и 5 выполнены из проницаемого материала, например, из металлической тканой сетки и образуют кольце1053850 вой зазор 6, предназначенный для выпуска жидкой фазы 7 и соединенный со сборной камерой 8, соединенной в свою очередь с отводным каналом 9. На корпусе 1, выполнено отверстие 10 для выпуска га-— зовой фазы 11 через электропневмоклапан

12. Сигнализаторы 13 и 14 уровня жидкой фазы установлены на отверстиях 15 и 16, выполненных в корпусе 1. В зазоре между внутренней стенкой корпуса 1 и втулкой 5 установлено пористое коническое кольцо 17, которое может быть выполнено съемным.

Штрих-пунктирными линиями 18 показана граница раздела двух фаз. Стрелками показано направление потоков.

Обмотка электромагнита 19 (фиг. 3) электропневмоклапана 12 подключена к источнику электрического тока через нормально-замкнутые контакты 20 и 21 электромагнитных реле 22 и 23 соответственно.

В свою очередь реле 22 включено в сеть через контакты 24 сигнализатора уровня 13, а реле 23 — через контакты 25 сигнализатора уровня 14 и через параллельно соединенные нормально-разомкнутые контакты 26 и 27 реле 22 и 23 соответственно

B предлагаемом устройстве для увеличения скорости двухфазной смеси 3 в подводном канале 2 он выполнен коническим, тем самым. создается благоприятный вдув газовой фазы из кольцевого зазора 6 и подводной канал 2 (фиг. 4) и обеспечивается лучшее жгутование твердой фазы 11.

Этот же эффект может быть получен изменением пористости или толщины проницаемой втулки 4 вдоль оси подводного канала 2. Напротив подводного канала устандвлен инерционный сепаратор 28 с диафраг.мами 29.

Устройство работает следующим образом.

При подаче двухфазной смеси 3 в корпус 1 через подводной канал 2, происходит заполнение жидкой фазой корпуса 1, сигнализаторов уровня 13 и 14 кольцевого зазора 6, отводного канала 9 и сборной камеры 8.

Часть жидкой фазы 7 из кольцевого зазора 6 через проницаемую втулку 4 вы-,45 текает в подводной канал 2 и тем самым оттесняет газовую фазу 11 от периферии, т. е. от внутренней втулки 4, к центру по= тока двухфазной смеси 3. Таким образом происходит как бы ожгутование потока как показано на фиг. 2.

Статическое давление во внутреннем объеме корпуса 1 больше статического давления в кольцевом зазоре 6, которое в свою очередь больше статического давления в подводном канале 2, что заставляет удаляемую 55 отводным каналом 9 отфильтрованную фазу течь как в сборную камеру 8, так и через проницаемую втулку 4 в подводный канал 2, Проницаемая внешняя втулка предохраняет проницаемую втулку 4 от прилипания случайно захваченной расплавленной частицы (или просто от засорения), так как в случае прилипания (или засорения) расплавленной частицы на втулку 4, в этом месте прекращается вдув фазы в центральный канал, что приводит к прилипанию частицы на проницаемую втулку 4 уже со стороны центрального канала, после чего процесс засорения втулки 4 со стороны центрального канала проходит лавинообразно. Прилипание (засорение) расплавленной частицы на проницаемую часть внешней втулки 5 увеличивает ее гидравлическое сопротивление, но не прекращает вдув фазы в центральный канал и не сказывается на работе устройства в целом.

Поскольку пузырьки газа в жидкости, при условии смачивания жидкостью проницаемых втулок 4 и 5 ведут себя так же, как и расплавленные частицы, т. е. обладают способностью прилипать к пористым стенкам, проникать и задерживаться в порах все вышеизложенное относится и к уст ройству изображенному на фиг. 1.

Изменение пористости и толщины проницаемых втулок влияет на величину их гидравлических сопротивлений, а изменение площади поперечных сечений подводного и отводного каналов влияет на распределение статического давления, что позволяет менять направление вдува отфильтрованной фазы в подводной канал и формировать жгутование сепарируемой фазы.

Дальнейшая работа устройства происходит следующим образом.

Удаление газовой фазы 11 происходит циклично через электропневмоклапан 12.

При заполнении жидкой фазой сигнализаторов уровня 13 и 14, срабатывают их контакты 24 и 25 (фиг. 3) Контакты 24 включают реле 22, которое нормально-разомкнутыми контактами 26, через контакты 25 сигнализатора уровня 14 включает реле 23, причем нормально-разомкнутые контакты 27 реле 23 включаются параллельно контактам 26. При срабатывании реле 22 и 23 обмотка электромагнита 19 отключается от источника электрического тока вследствие размыкания нормально-замкнутых контактов 20 и 21 реле 22 и 23 соответственно и электропневмоклапан 12 закрывается, Газовая фаза вытесняет из корпуса 1 жидкую фазу и уровень поверхности раздела двух фаз опускается до тех пор, пока не сработает сигнализатор 14 уровня и реле 23 не будет выключено, вследствие чего обмотка электромагнита 19 подключается к источнику электрического тока, срабатывает электропневмоклапан 12 и происходит дренаж газовой фазы 11 до тех пор, пока уровень поверхности раздела двух фаз не

5 достигнет высоты срабатывания сигнализатора уровня 13, после чего весь цикл повторяется я.

Высота сепаратора 28 выбирается в зависимости от его диаметра с тем, чтобы диаметр сожгутова нного потока твердой фазы был бы меньше диаметра сепаратора 28. Несмотря на то, что подсасываемый поток газовой фазы в сепаратор 28 уменьшает коэффициент сепарации, вместе с тем это положительно сказывается на работе устройства, вследствие дополнительного жгу

053850 тования потока твердой фазы на входе в сепаратор 28.

Предложенное устройство позволяет разработать в ближайшее время новый класс сепараторов для разделения гетерогенных смесей с отсутствием движущихся частей и, вследствие этого, повышенной надежности.

Эффект оттеснения одной из фаз от периферии к центру потока, используемый в предложенном устройстве, может дать возмож10 ность, на этой основе проектировать перспективные конструкции теплообменников для гетерогенных смесей.

1053850

Составитель В. Берзин

Редактор Н Воловик Техред И. Верес Корректор О. Билак

Заказ3965)5 Тираж 688 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дела м изобретений и от крытий

1 l3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4